淺析BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的運(yùn)用

王蕾

摘要：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展給人們的生活各個(gè)方面都帶來(lái)很多的便利條件。尤其是在建筑行業(yè)，預(yù)制裝配式建筑因其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)被廣泛的運(yùn)用到現(xiàn)代的建筑工程中，而且具有很好的發(fā)展前景。而B(niǎo)IM技術(shù)被充分的運(yùn)用到預(yù)制裝配式建筑中，不但彌補(bǔ)傳統(tǒng)的建筑行業(yè)的不足，同時(shí)也大大地提高了施工的質(zhì)量。本文通過(guò)分析BIM技術(shù)和預(yù)制裝配式建筑的價(jià)值，闡述BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：BIM;預(yù)制裝配式建筑;施工

Abstract： The continuous development of science and technology has brought many conveniences to all aspects of people’s lives. Especially in the construction industry， prefabricated buildings are widely used in modern construction projects because of their unique advantages， and have good development prospects. The BIM technology is fully applied to prefabricated buildings， which not only makes up for the shortcomings of the traditional construction industry， but also greatly improves the quality of construction. This paper elaborates the specific application of BIM technology in the construction of prefabricated building by analyzing the value of BIM technology and prefabricated building.

Keywords： BIM; prefabricated building; construction

一、前言

預(yù)制裝配式建筑在建筑行業(yè)運(yùn)用的越來(lái)越廣泛，但因其大部分都是由構(gòu)件組成的建筑形式，使其在施工的過(guò)程中難免會(huì)受到一些因素的影響，如各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接以及一些復(fù)雜的安裝部位，進(jìn)而影響了整個(gè)施工的效率。而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，就能夠很好的解決這方面的問(wèn)題。

二、BIM技術(shù)和預(yù)制裝配式建筑的相關(guān)概述

（一）BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是一種新型的數(shù)字信息技術(shù)，它是通過(guò)運(yùn)用和構(gòu)建一種模擬建筑信息而生成的模型[1]。要想構(gòu)建一個(gè)建筑物的仿真模擬模型，就需要相關(guān)的建筑工程參數(shù)來(lái)支持，通過(guò)BIM技術(shù)分析和計(jì)算預(yù)制裝配式建筑施工中的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，在根據(jù)實(shí)際施工中的協(xié)調(diào)和重新調(diào)整，最終構(gòu)建越一個(gè)仿真的建筑主體模型（如圖1）。

（二）預(yù)制裝配式建筑

經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展給我國(guó)的建筑行業(yè)也帶來(lái)前所未有的機(jī)遇，在土地資源越來(lái)越緊張的情況下，預(yù)制裝配式建筑被廣泛的運(yùn)用到我國(guó)的建筑行業(yè)中，而且還具有較大的發(fā)展空間。預(yù)制裝配式建筑貫穿的是綠色發(fā)展的觀念，許多的城市建筑因?yàn)槠淠軌驅(qū)⒖臻g進(jìn)行分隔和充分利用空間被應(yīng)用（如圖2）。需要注意的是，建筑的施工單位一定要保證制作出來(lái)的構(gòu)件質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，不能夠出現(xiàn)質(zhì)量不過(guò)關(guān)的構(gòu)件，因?yàn)轭A(yù)制裝配式建筑對(duì)構(gòu)件有嚴(yán)格的要求[2]。

BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的效果受兩方面因素的影響：

1. 如果沒(méi)有及時(shí)仔細(xì)的了解預(yù)制裝配式建筑材料構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的安裝過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)因構(gòu)件不齊全導(dǎo)致在裝配上出現(xiàn)失誤的情況[3]。

2. 一些不定性的因素對(duì)其影響也比較大，如天氣等因素。如果安裝遇到惡劣天氣或者供應(yīng)商沒(méi)能夠及時(shí)的發(fā)貨供貨，在一定程度上會(huì)影響預(yù)制裝配式建筑的施工進(jìn)度。

三、BIM技術(shù)和預(yù)制裝配式建筑的價(jià)值

（一）預(yù)制裝配式建筑的價(jià)值

雖然預(yù)制裝配式建筑受很多因素的影響，但其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)它的弊端，具體的體現(xiàn)在以下幾方面：

1. 預(yù)制裝配式建筑在材料結(jié)構(gòu)方面具有噪音小、沒(méi)有污染和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)占地面積比較小，這也在一定程度上節(jié)約了土地資源，秉承了可持續(xù)發(fā)展的理念。

2. 預(yù)制裝配式建筑在施工速度上比較快，這也充分的顯現(xiàn)出預(yù)制裝配式建筑高效率的特點(diǎn)。

3. 預(yù)制裝配式建筑的施工質(zhì)量也比較高，因其本身對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量要求就比較高，所以建造出來(lái)的整體建筑相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑質(zhì)量上就更上一層樓[4]。

（二）BIM技術(shù)的價(jià)值

1. 有利于提高質(zhì)量管理效率

預(yù)制裝配式建筑運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠有效地解決傳統(tǒng)依靠紙質(zhì)進(jìn)行信息傳遞和溝通的現(xiàn)象，大大提高了對(duì)預(yù)制裝配式建筑質(zhì)量管理的效率。BIM技術(shù)將預(yù)制裝配式建筑施工中的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行數(shù)字信息化處理，進(jìn)而產(chǎn)生模型，使傳統(tǒng)的2D建筑設(shè)計(jì)被建筑3D的可視化所取代，這樣就對(duì)建筑工程所需要的構(gòu)架數(shù)量和安裝尺寸更加具體和準(zhǔn)確[5]。另外，也方便了對(duì)建筑的設(shè)計(jì)和方案的交流和討論，進(jìn)而提高預(yù)制裝配式建筑的質(zhì)量，優(yōu)化整個(gè)建筑工程。

2. 有利于控制工程質(zhì)量和責(zé)任的追溯

相關(guān)的施工管理人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)產(chǎn)生的模型對(duì)施工情況進(jìn)行隨時(shí)查看，對(duì)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題和影響因素能夠及時(shí)掌握，進(jìn)而有效的控制工程的質(zhì)量。

BIM技術(shù)能夠充分運(yùn)用傳感器和二維碼對(duì)預(yù)制裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際作業(yè)情況進(jìn)行及時(shí)的記錄和跟蹤，這樣工程的質(zhì)量就能夠和明確的區(qū)分出來(lái)，便于日后的責(zé)任追溯[6]。

四、BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑施工中的具體運(yùn)用

（一）優(yōu)化整體設(shè)計(jì)

建筑工程在施工之前都要進(jìn)行相關(guān)的施工設(shè)計(jì)，只有這樣才能開(kāi)展下一步的施工作業(yè)，施工設(shè)計(jì)的效果如何直接影響著整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中允許存在一定的誤差，但是該誤差必須控制在一定的范圍之內(nèi)。因此施工單位要高度重視這一點(diǎn)，并且準(zhǔn)確的把握相關(guān)數(shù)據(jù)[7]。運(yùn)用BIM技術(shù)能夠充分的將建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題顯現(xiàn)出來(lái)，并且在建立相應(yīng)的仿真模型之后，可以充分顯示出來(lái)對(duì)預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件的模擬安裝，在這一過(guò)程中即使有很小的錯(cuò)誤也能夠發(fā)現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)不斷地對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使相關(guān)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，從而使建筑的整體設(shè)計(jì)更加科學(xué)和合理。

（二）在構(gòu)件制造中的應(yīng)用

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，任何行業(yè)都存在很多的數(shù)據(jù)，建筑行業(yè)也不例外，因此只有對(duì)建筑行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，才能夠提高建筑工程的施工質(zhì)量。在預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件的制造中，運(yùn)用BIM技術(shù)通過(guò)技術(shù)工人在對(duì)應(yīng)的構(gòu)件上進(jìn)行編碼，這樣就掌握每一個(gè)構(gòu)件在整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)[8]。在對(duì)構(gòu)件管理的過(guò)程中，根據(jù)已經(jīng)設(shè)定編碼的構(gòu)件進(jìn)行安裝芯片工作，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以免發(fā)生構(gòu)件丟失的狀況。運(yùn)用BIM技術(shù)將芯片上的信息采集下來(lái)進(jìn)行構(gòu)件的制作，不但保證數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確，同時(shí)也確保構(gòu)件的質(zhì)量，之后根據(jù)實(shí)際情況將預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件送至安裝現(xiàn)場(chǎng)[9]。

（三）在場(chǎng)地布置方面的應(yīng)用

預(yù)制裝配式材料的堆放問(wèn)題一直是施工當(dāng)中主要的問(wèn)題之一，它不僅包括材料的堆放位置，還包括運(yùn)輸材料的路線(xiàn)和塔吊的安裝位置等方面。大多數(shù)的施工場(chǎng)地都比較有限，因此要合理的對(duì)方材料，合理的安排構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)的數(shù)量。運(yùn)用BIM技術(shù)建立相應(yīng)的場(chǎng)地模型，在此基礎(chǔ)上來(lái)分析施工計(jì)劃和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。規(guī)劃的運(yùn)輸路線(xiàn)要合理，當(dāng)構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)之后要堆放在塔吊有效范圍之內(nèi)[10]。為了確保施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠順利地進(jìn)行，運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的模型將構(gòu)件和其他材料合理的堆放（如圖3）。

（四）在碰撞檢測(cè)分析中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的2D設(shè)計(jì)出來(lái)的平面圖不夠直觀，如果完全按照它的分析即使再有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人也會(huì)出現(xiàn)失誤的時(shí)候，進(jìn)而就會(huì)使構(gòu)件之間發(fā)生碰撞的問(wèn)題。而通過(guò)BIM技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的模型進(jìn)行相關(guān)的碰撞檢測(cè)，從而確定在實(shí)際施工中可能產(chǎn)生的影響，通過(guò)進(jìn)一步的調(diào)整和修改構(gòu)件，減少模板的損傷和消耗，保證施工有序的進(jìn)行。

除此之外，也可以利用BIM技術(shù)將預(yù)埋管線(xiàn)和板筋進(jìn)行模擬碰撞測(cè)試，在一定程度上優(yōu)化管線(xiàn)的走向和布置，進(jìn)一步減少管線(xiàn)等材料的消耗數(shù)量。由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)的圖紙和方案通過(guò)BIM技術(shù)所構(gòu)建的模型能夠有效地對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)化整個(gè)施工方案，從而降低由于方案和設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題造成的返工概率，也大大提高施工的進(jìn)程。

（五）在節(jié)點(diǎn)連接中的應(yīng)用

為了確保預(yù)制裝配式建筑具有良好的質(zhì)量，就應(yīng)該不斷地提升節(jié)點(diǎn)的連接水平，在實(shí)際的施工過(guò)程中，如果PC板之間的連接存在細(xì)微的位移都會(huì)對(duì)其他的PC板連接產(chǎn)生影響。因此，對(duì)于那些復(fù)雜的PC板之間的節(jié)點(diǎn)，可以采用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行可視化的放大，能夠提高在實(shí)際的施工過(guò)程中節(jié)點(diǎn)連接的準(zhǔn)確性。

（六）在材料管理方面的應(yīng)用

1.施工前期

為了有效地控制預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件的采購(gòu)量，在構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)之前運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，尤其是那些工地相對(duì)狹小和工期緊張的施工單位，這一點(diǎn)顯得尤為重要。根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)對(duì)構(gòu)件的實(shí)際需求來(lái)合理預(yù)算和規(guī)劃構(gòu)件的采購(gòu)數(shù)量，有針對(duì)性的提前做好準(zhǔn)備，以此來(lái)減少和避免出現(xiàn)構(gòu)件多次搬運(yùn)的現(xiàn)象。

2.施工過(guò)程中

如果在施工的過(guò)程中出現(xiàn)一些特殊情況，也就是工程的施工進(jìn)度需要進(jìn)行調(diào)整，那么也可運(yùn)用BIM技術(shù)檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)與之前的施工計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，來(lái)調(diào)整和優(yōu)化構(gòu)件材料的進(jìn)場(chǎng)順序和數(shù)量。

3.施工之后的分析工作

通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工后材料和構(gòu)建的分析，能夠明確實(shí)際用量和計(jì)劃用量之間的差異情況，以及對(duì)那些無(wú)謂的材料消耗情況的了解，這樣為之后的采購(gòu)工作提供一定的依據(jù)，同時(shí)也能夠針對(duì)這樣的問(wèn)題采取有針對(duì)性的管理措施。

（七）施工的仿真模擬

采用BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑正式施工之前對(duì)結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地模型與項(xiàng)目的施工計(jì)劃進(jìn)行充分的融合，這樣施工人員通過(guò)相關(guān)的施工模擬動(dòng)畫(huà)對(duì)施工中的細(xì)節(jié)和工序就能夠有個(gè)詳細(xì)的了解。同時(shí)，采用施工模擬的方式，對(duì)預(yù)制構(gòu)件有個(gè)充分的了解，也能夠明確具體施工中各個(gè)環(huán)節(jié)的具體情況，進(jìn)而從施工的方案和計(jì)劃中分析出可能會(huì)引起施工的一些影響因素，這樣在一定程度上就避免因?yàn)槭┕し桨富蛘哂?jì)劃不合理不科學(xué)導(dǎo)致的問(wèn)題，從而對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量產(chǎn)生影響，這也優(yōu)化了整個(gè)的施工方案。

（八）在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的運(yùn)用

采用BIM技術(shù)構(gòu)建一個(gè)預(yù)制裝配式建筑的服務(wù)體系，從而對(duì)其構(gòu)建等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)。如當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過(guò)該服務(wù)系統(tǒng)運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建的模型準(zhǔn)確的調(diào)出起火點(diǎn)的位置，這樣對(duì)起火位置構(gòu)建的屬性進(jìn)行判斷之后，使消防員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的到達(dá)起火點(diǎn)進(jìn)行滅火工作，有效地提高滅火的效率，減少經(jīng)濟(jì)損失。

除此之外，在對(duì)預(yù)制裝配式建筑的日常維護(hù)工作中，也可以通過(guò)該模型對(duì)構(gòu)件的信息隨時(shí)查詢(xún)和了解，在很大程度上都提升維護(hù)的效率。通過(guò)對(duì)構(gòu)件在整個(gè)過(guò)程中的了解，保證構(gòu)件的安裝質(zhì)量以及責(zé)任的劃分更加明確，并且日常的維護(hù)階段中采用BIM技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)消耗能量較高的部位，有助于及時(shí)地找到解決方案進(jìn)一步處理。

（九）在拆除階段的運(yùn)用

在拆除預(yù)制裝配式建筑的過(guò)程中，也可以充分利用BIM技術(shù)來(lái)提高工作效率。運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)件的模型，能夠比較方便快速的對(duì)所需要拆除的建筑的規(guī)模、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)等方面有個(gè)詳細(xì)的了解。

通過(guò)模擬再現(xiàn)裝配式建筑在施工的過(guò)程中的實(shí)際施工工藝，進(jìn)而展示構(gòu)件中比較復(fù)雜和難度系數(shù)比較大的環(huán)節(jié)，對(duì)拆除過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題也有所預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)相應(yīng)的拆除計(jì)劃和方案，也可以運(yùn)用BIM技術(shù)模擬建筑的拆除，通過(guò)對(duì)其仿真演示，優(yōu)化整個(gè)的拆除流程。同時(shí)，對(duì)拆除過(guò)程中所需要的資源也可以運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行合理的配置，使拆除現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械和工作人員能夠更加方面操作，從而在明確施工工藝和程序的情況下，有效地開(kāi)展拆除工作。除此之外，為了降低成本，有效地利用拆除下來(lái)的構(gòu)件，采用BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估，根據(jù)構(gòu)件的剩余價(jià)值進(jìn)行處理。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)制裝配式建筑在施工過(guò)程中需要進(jìn)行大量的裝配工作，為了達(dá)到施工的要求和環(huán)保節(jié)能的目的，采用BIM技術(shù)能夠有效地提高整個(gè)施工的質(zhì)量水平。應(yīng)用BIM技術(shù)不但對(duì)傳統(tǒng)的建筑行業(yè)施工中存在的問(wèn)題給予彌補(bǔ)，而且還在很大程度上為建筑行業(yè)的順利發(fā)展提供相關(guān)的技術(shù)支持，通過(guò)優(yōu)化整個(gè)預(yù)制裝配式建筑的施工方案，有效的提升了工程的施工質(zhì)量，這也有利于企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

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